JP4210476B2

JP4210476B2 - Water-based ballpoint pen and ballpoint pen tip

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Publication number: JP4210476B2
Application number: JP2002167808A
Authority: JP
Inventors: 泰範中谷
Original assignee: Sakura Color Products Corp
Current assignee: Sakura Color Products Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP2004009605A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水性ボールペン及びボールペンチップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
日常的に使用する筆記具として、水性ボールペンが知られている。ここで水性ボールペンとは、水やアルコール、エーテル等を溶剤とした水溶性のインキを内蔵したボールペンである。
水性ボールペンに採用されるボールペンチップは、チップ本体の中に筆記用ボールが回転可能に保持されたものであり、インキ収納部内のインキを筆記用ボールに導き、筆記用ボールの回転に応じてインキを紙等に付着させる機能を果たす。
【０００３】
図６（ａ）は、従来技術のボールペンチップの先端部分の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
すなわち水性ボールペンのボールペンチップは、チップ本体１００と筆記用ボール１０２によって構成されている。チップ本体１００の外形は先端１０１が円錐状をしており、ボール１０２はボール収納室１０３内に挿入され、さらにボール１０２はチップ本体１００の先端１０１で挟持されている。
【０００４】
チップ本体１００の内部構造は、先端に凹状のボール収納室１０３があり、後端にインキ導通開口が設けられている。また中央の細孔１１０は、ボール収納室１０３とインキ導通開口を貫通している。ボール収納室１０３の座面１０５はすり鉢の様な略円錐形であり、その表面には矢溝と称される放射状の溝１０７が設けられている。
ここで従来技術の水性ボールペンでは、ボール収納室１０３の座面１０５の開き角度は図６の様に１２０°（度）程度であった。
またボール収納室１０３の座面１０５には「座打ち」と称される加工が施され、クレータ状の窪み１０８が形成されている。なお「座打ち」とは、チップ本体１００のボール収納室１０３に筆記用ボール１０２を挿入し、チップ本体１００の開口部をかしめた後、ボール１０２を座面１０５側に叩く加工工程であり、座面１０５の表面を凹変させることによって筆記用ボール１０２を沈め、筆記用ボール１０２とチップ本体１００の開口部との間に隙間を形成させるものである。
従来技術の水性ボールペンでは、上記した様な座打ちを行うため、チップ本体１００の座面１０５の断面における傾斜線に座打ちによる凹変部がある。
【０００５】
また水性ボールペンで使用されるボールペンチップは、インキの流出量を確保するため、筆記用ボール１０２とチップ本体１００の開口部との間に形成される隙間は大きい。具体的には水性ボールペンで使用されるボールペンチップでは、筆記用ボール１０２をボール収納室１０３の中心に配置し、筆記用ボール１０２を座面１０５に当接した状態を基準としたとき、筆記用ボール１０５の露出端に形成されるチップ本体１００の開口直径Ｗは、当該部分における筆記用ボールの弦の長さｗ（横断面の直径）に対して０．０１５ｍｍ〜０．０７ｍｍ程度大きい（図６参照）。
同様に水性ボールペンで使用されるボールペンチップでは、ボール収納室１０３の内径と筆記用ボール１０２の直径との寸法差も０．０１５ｍｍ〜０．０７ｍｍ程度と大きい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
水性ボールペンは、発色が鮮やかであり、筆記具として優れた性能を持つ。しかしながら、従来技術の水性ボールペンは、筆記時にインキのぼたつきが生じるという不満がある。すなわち従来技術の水性ボールペンを使用して連続した線を引くと、紙等へのインキの付着量が異様に多い部分ができる。特に筆記用ボールの直径が大きい場合にこの傾向が強い。
【０００７】
また従来技術の水性ボールペンは、図７の様に、ペン先を手前側、尾栓を先端側に傾けた姿勢で筆記する書き癖を有する人には使い辛く、インキがかすれてしまうという不具合があった。
すなわち水性ボールペンは、先端から突出したボールによって線を描くものであるから、筆記角度が小さいとチップ本体が紙等の被筆記物と接触してしまう。そのため水性ボールペンを使用する人は、無意識の内に高い筆記角度で水性ボールペンを保持して筆記を行う。またそれが嵩じて図７の様にペン先が手前側に向かう姿勢に水性ボールペンを保持して筆記を行う人も珍しくない。従来技術の水性ボールペンを図７の様な姿勢で保持して筆記すると、インキがかすれる傾向にある。
すなわち従来技術の水性ボールペンは、通常の筆記姿勢で筆記した場合にはインキのぼたつきがあり、図７の様な筆記姿勢で筆記すると逆にインキがかすれてしまうという問題点があった。
そこで本発明は、従来技術の水性ボールペンの上記した欠点に注目し、筆記時にぼたつきが生じず、また図７に示すようなペン先を手前側にした姿勢で筆記してもかすれることのない水性ボールペンの開発を課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そして本発明者らは、上記した課題を解決するため、インキがぼたつく原因や、かすれが生じる原因を検討した。その結果、これらの不具合が生じるメカニズムは、次の通りであると判明した。
以下、図８を参照しつつ、従来技術の水性ボールペンが不具合を起こす理由について説明する。
図８（ａ）（ｂ）は、いずれも従来技術の水性ボールペンを使用して筆記を行う際のボールペンチップの部分拡大断面図であり、（ａ）は水性ボールペンを傾斜して引き書きした場合を示し、（ｂ）は水性ボールペンを傾斜して押し書きした場合を示す。
【０００９】
図８（ａ）の様に従来技術の水性ボールペンを使用し、水性ボールペンを傾斜して引き書きすると、筆記用ボール１０２が紙面１２３に押されてずれる。より具体的には、水性ボールペンを傾斜して引き書きすると、筆記用ボール１０２は、図８（ａ）の様に、傾斜側と反対側（上部側）に寄る。そのためインキが外部に流出する流出口たる、チップ本体１００の開口と筆記用ボール１０２との空隙は、歪になる。具体的には、ボールの繰り出し側の空隙１２２が増加し、戻り側の空隙１３０は小さくなる。
【００１０】
そしてこの状態で引き書きすると、インキは、図示しないインキ収納部からチップ本体１００内に流れ、中央の細孔１１０を経てボール収納室１０３に入り、さらにインキは、筆記用ボール１０２の回転に応じてインキ収納部の内壁（水性ボールペンの傾斜側の内壁）１２０と筆記用ボール１０２の間の空隙１２１を流れる。そしてインキは、筆記用ボール１０２の回転に巻き込まれ、チップ本体１００の開口と筆記用ボール１０２との間に生じる空隙であって水性ボールペンの傾斜側の部分（ボールの繰り出し側の空隙１２２）から外部に漏出し、紙等の被筆記物１２３にインキが塗布される。
【００１１】
ここで筆記用ボール１０２に巻き込まれて外部の漏出したインキの全てが紙等に塗布される訳ではなく、その何割かは筆記用ボールに付着した状態でボール収納室１０３に戻る。しかしながら従来技術の水性ボールペンでは、前記した様に筆記用ボール１０２が紙面１２３に押されてずれており、筆記用ボール１０２は傾斜側と反対側（上部側）に寄っているから、インキ戻り側における筆記用ボール１０２とチップ本体１００の開口との空隙１３０は狭い。
そのため図８（ａ）の様に、インキは傾斜側に対して反対側の部位（筆記用ボールの戻り側）で、チップ本体１００の開口部によってボール１０２から削ぎ落とされ、チップ本体１００の開口端に堆積する。そしてインキの堆積量が多くなると堆積したインキが紙面１２３に落下し、インキのぼたつきが生じることとなる。
【００１２】
水性ボールペンを押し書きする場合も同様であり、図８（ｂ）の様にインキ戻り側（傾斜側）の空隙１３０’が狭くなり、インキ溜まりができてインキがぼたつくこととなる。
【００１３】
また図７の様にペン先を手前側にした姿勢で筆記した時にかすれが生じる原因も同様である。すなわちペン先を手前側にした姿勢で筆記すると引き書き状態と押し書き状態が筆記中に入れ代わる。そのためチップ本体１００の開口と筆記用ボール１０２との隙間が狭められた位置から筆記用ボール１０２が繰り出される状況が生じ、インキの流出口が絞られてインキがかすれてしまう。
【００１４】
そこで本発明者らは、筆記用ボールの移動を防止するための試行錯誤を繰り返した。図９はその過程で試作した構成であり、失敗例である。すなわち図９（ａ）（ｂ）は、試作した水性ボールペンを使用して筆記を行う際のボールペンチップの部分拡大断面図である。
【００１５】
すなわち本発明者らは、図９（ａ）の様にボール収納室１０３の後端側の開口１３１を大きくして開口端部１３２でボールを保持する構成や、同（ｂ）の様に座打ちを大きくして筆記用ボール１０２とチップ本体１００との接触面積を増大させてボールを安定化する構造を試作したが、いずれも筆記用ボール１０２の回転が悪くなる弊害が有り、好ましい結果は得られなかった。この理由について検討したところ、前者の様にボール収納室１０３の後端側の開口１３１を大きくして開口端部１３２でボール１０２を保持する構成とすると、筆記用ボール１０２が開口端部１３２のエッジ部分に引っ掛かるためであった。また後者の座打ちを大きくする構成では、筆記用ボール１０２とボール収納室１０３の座面１０５との接触面積が大きくなって両者の摺動抵抗が増大するためであった。
【００１６】
そこで本発明者らは、この失敗を踏まえ、次の対策として、ボール収納室の座面の傾斜角度を変化させたところ、特定の傾斜角度の範囲であれば、筆記用ボールが安定し、且つ当該ボールの回転も円滑であることが分かった。
【００１７】
上記した知見に基づいて完成した発明は、水性インキが収納されたインキ収納部と、当該インキ収納部に接続され筆記用ボールが一部露出した状態で回転可能に保持されたボールペンチップを有し、ボールペンチップはインキ収納部と連通するインキ導通孔と、当該インキ導通孔に連通し筆記用ボールが収納されるボール収納室を備え、ボール収納室はボールを保持する錐形の座面を有する水性ボールペンであって、前記座面の開き角度が９５°（度）以下であることを特徴とする水性ボールペンである。
【００１８】
本発明の水性ボールペンでは、ボール収納室のボールを保持する座面の開き角度が９５°（度）以下である。すなわち従来技術においては、ボール収納室のボールを保持する座面の開き角度が１２０°（度）程度であったが、これを極端に小さなものとした。その結果、筆記用ボールが紙面等から押圧力を受けた時、ボールに生じる横方向分力の内、ボールを移動させようとする方向に働く力が小さくなり、ボールのずれが抑制される。
【００１９】
また特に請求項１に記載の発明は、水性インキが収納されたインキ収納部と、当該インキ収納部に接続され筆記用ボールが一部露出した状態で回転可能に保持されたボールペンチップを有し、ボールペンチップはインキ収納部と連通するインキ導通孔と、当該インキ導通孔に連通し筆記用ボールが収納されるボール収納室を備え、ボール収納室はボールを保持する錐形の座面を有する水性ボールペンであって、前記座面の開き角度が６０°（度）以上、９５°（度）未満であることを特徴とする水性ボールペンである。
【００２０】
本発明の水性ボールペンについても、ボール収納室のボールを保持する座面の開き角度が９５°（度）以下であるため、筆記用ボールが紙面等から押圧力を受けた時、ボールに生じる横方向分力が小さく、ボールのずれが抑制される。
また本発明の水性ボールペンでは、座面の開き角度の下限についても規定している。すなわち座面の開き角度が小さいとボールを移動させる分力が小さいものとなるが、当該角度が極端に小さ過ぎると、楔効果によってボールと座面との結合力が増大し、ボールの回転が阻害される。本発明では、座面の開き角度が６０°（度）以上であるから、ボールの回転は円滑である。
【００２１】
また請求項１に記載の発明では、座面の断面における傾斜は直線的である。
【００２２】
本発明の水性ボールペンでは、座面の断面における傾斜は直線的である。要するに本発明で採用するボールペンチップは、座打ち加工を施さず、座面にクレータ状の凹部が無い。そのため筆記用ボールの回転は円滑である。
すなわち請求項１に記載の発明は、前記したように従来技術の水性ボールペンに比べて座面の開き角度が小さいから、楔効果によるボールと座面との結合力が大きく、ボールの回転を阻害する要因となる。そこで本発明は、座面の断面における傾斜を直線的なものとしてボールと座面との接触面積を極小とし、ボール回転の円滑性を確保した。
【００２３】
また請求項１に記載の発明は、筆記用ボールをボール収納室の中心に配置し、筆記用ボールを座面に当接したとき、筆記用ボールが座面と接触する、経線に相当する位置は、当該経線の径が筆記用ボールの直径の７０％以上８８％未満に相当する位置となっている。
【００２４】
本発明の水性ボールペンは、筆記用ボールと座面との接触位置を規定したものである。すなわちボール収納室は、錐形の座面を持ち、当該座面で筆記用ボールを保持するから、座面と筆記用ボールとの接触線は、円環状となる。そのため当該接触線たる円環がボールの赤道に相当する（中心を通る断面で切った場合の円周）長さに近づく程、ボールは安定し、移動やずれが抑制される。その反面、接触線たる円環がボールの赤道に相当する長さに近づく程、ボールの回転が阻害される。
本発明者らの実験によると、筆記用ボールが座面と接触する、経線に相当する位置に注目したとき、当該経線の径が筆記用ボールの直径の７０％以上８８％未満に相当する位置である場合にボールが安定し、且つその回転も円滑であることが判明した。すなわち前記位置の経線の径がボールの直径の７０％未満である場合は、ボールが安定せず、筆記時にずれ動く場合が多い。また前記位置の経線の径がボールの直径の８８％を越える場合は、ボールの回転が円滑でなくなる。
【００２５】
また請求項１に記載の発明は、筆記用ボールをボール収納室の中心に配置し、筆記用ボールを座面に当接した状態において、筆記用ボールの露出端側に形成されるボール収納室の開口直径Ｗは、当該部分における筆記用ボールの弦の長さｗ（横断面の直径）に対して０．０１５ｍｍ以上大きいことも特徴とする。
【００２６】
本発明の水性ボールペンでは、筆記用ボールの露出端における筆記用ボールとボール収納室との隙間が大きいので、水性インキの流出が円滑である。
【００２７】
また請求項２に記載の発明は、筆記用ボールのボール直径は０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の水性ボールペンである。
【００２８】
また請求項３に記載の発明は、筆記用ボールのボール直径は０．８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の水性ボールペンである。
【００２９】
前記した様な筆記用ボールが移動するという問題は、ボールの直径が大きいほど顕著である。特に上記した問題点は、筆記用ボールのボール直径は０．８ｍｍ以上である場合に頻発する傾向にある。本発明は、請求項１に記載の発明を直径が０．８ｍｍ以上の筆記用ボールを持つ水性ボールペンに適用したものである。
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下さらに本発明の実施形態の水性ボールペンについて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る水性ボールペンの断面図である。図２は、図１の水性ボールペンのボールペンチップの部分断面斜視図である。図３は、図１の水性ボールペンを使用して筆記を行う際のボールペンチップの部分拡大断面図である。図４は、本発明の他の実施形態に係る水性ボールペンのボールペンチップの部分拡大断面図である。図５は、図１に示す水性ボールペンと従来技術の水性ボールペンの筆記試験結果を示す筆記図である。
【００３３】
図１に示した本発明の実施形態のボールペン１は、筒状の本体軸２と、インキ芯３とを備えている。また、インキ芯３は、筆記用ボール１０が回転可能に保持されたボールペンチップ５を有し、該チップ５が、接続部材６を介してインキ収納管（インキ収納部）７の先端に取付けられたものである。継手部材６内部には球状の弁体８が設けられている。
【００３４】
上記ボールペンチップ５は、チップ本体１１と筆記用ボール１０によって構成され、チップ本体１１の先端に筆記用ボール１０が設けられたものである。チップ本体１１は、快削鋼等の金属材料を切削加工して作られている。チップ本体１１の材料は、他に例えば快削ステンレス鋼（Free Cutting Stainless Steel）や真鍮を用いることが可能である。
チップ本体１１の外形形状は、先端部分１７が円錐形をしており、後側１８は円柱状をしている。また後端側の部位には段差１９が設けられており、段差１９よりも更に後端側はやや小径に作られている。
ボールペンチップの内部の概略形状は、先端部分に筆記用ボール１０が収納されるボール収納室４０を持ち、ボール収納室４０から後端側に連通するインキ導通孔１２が設けられたものである。
【００３５】
インキ導通孔１２の後端開口の近傍部分に弁受けが形成されている。
チップ本体１１のボール収納室４０には、筆記用ボール１０が回転可能に収納されているが、ボール収納室４０部分の詳細は図２，３の通りである。すなわちボール収納室４０は、端部が開放された凹形状であり、円筒壁４１を持つ。また開放端は、ややかしめられていて窄んでいる。
【００３６】
ボール収納室４０の開放側に対向する部位には、座面４５が設けられている。座面４５は、６０°〜９５°（度）の開き角度θ（図３）を持つ円錐面であり、中央の孔４６に収斂し、インキ導通孔１２と連通している。
座面４５の開き角度は、重要な意味を持ち、前記した様に６０°〜９５°であることが必要である。またより好ましくは、８５〜９５°であり、さらに好ましい範囲は、８８°〜９２°（度）である。図３は、最も望ましい構成として座面４５の開き角度θが９０°（度）の例を図示し、図４は開き角度θの下限たる６０°（度）の例を示すものである。
【００３７】
ボール収納室４０の中央の孔４６は、筆記用ボール１０のボール径の約１／２であり、具体的には０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ程度である。
また座面４５の座面には十字の放射状に延びる溝４９が設けられている。前記した溝４９は矢溝と称されるものである。
【００３８】
本実施形態で採用するボールペンチップでは、座面４５に座打ちの跡がなく、座面４５の断面における傾斜は直線的である。
【００３９】
筆記用ボール１０は、直径が０．５〜２．０ｍｍ程度の球であるが、本実施形態のボールペンは、後記する様に顔料を含む水性インキが使用されるので、ボール１０の直径は０．８〜２．０ｍｍであることが望ましい。
また筆記用ボール１０の素材には特に限定がなく、ステンレススチールやアルミナ焼結体、ジルコニア、ＳｉＣ、ＷＣその他公知のものが使用できる。
【００４０】
そして筆記用ボール１０は、ボールペンチップのボール収納室４０内に回転可能に保持され、その一部がボール収納室４０の開口から露出している。
【００４１】
筆記用ボール１０の直径ｄとボール収納室４０の円筒壁４１の内径Ｄとの関係は、円筒壁４１の内径Ｄがボール１０の直径ｄに比べて０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ大きい。すなわち筆記用ボール１０を座面４５に押し当てた時、筆記用ボール１０とボール収納室４０の間に０．００５〜０．０５ｍｍの隙間ができる。
【００４２】
また前記した様にボール収納室４０の開口部分はかしめられており、筆記用ボール１０の赤道から露出側の部位であってボール収納室４０内にある部分は、どの部分においても０．００５ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度の隙間が確保されている。
筆記用ボール１０をボール収納室４０の中心に配置し、筆記用ボール１０を座面４５に当接したとき、筆記用ボール１０の露出端に環状の隙間４７が生じる。そして当該隙間の隙間幅は０．００５ｍｍ〜０．０５ｍｍである。すなわち筆記用ボール１０とチップ本体１１の開口部との間に形成される隙間４７は０．００５ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度である。
言い換えると、図３の様に、筆記用ボール１０を座面４５に当接した状態を想定した時、チップ本体１１の開口直径Ｗ（ボール収納室４０の露出端側に形成されるボール収納室の開口直径）は、当該部分における筆記用ボール１０の弦の長さｗ（横断面の直径）に対して０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ大きい。
【００４３】
この様に、開口隙間４７の幅は、前記した筆記用ボール１０とボール収納室４０間の隙間と同様の幅であり、片側幅が０．００５ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度であり、より好ましくは０．００７ｍｍ〜０．０２５ｍｍである。
なお当該隙間４７が０．００７ｍｍ以上の様に比較的大きい場合に、本発明の作用効果が顕著である。
すなわち筆記用ボール１０をボール収納室４５の中心に配置し、筆記用ボール１０を座面４５に当接した状態において、筆記用ボール１０の露出端側に形成されるボール収納室の開口直径Ｗが、当該部分における筆記用ボール１０の弦の長さｗ（横断面の直径）に対して０．０１５ｍｍ以上大きい場合に本発明の作用効果が顕著である（請求項１）。
【００４４】
また筆記用ボール１０と座面４５との関係は、線接触状態である。すなわち本実施形態では、座打ち加工を行わず、座打ちによるクレータ状の凹変は無い。したがって座面４５の断面を見ると傾斜は直線である。本実施形態では、座面４５の断面における傾斜が直線状であり、これに断面形状が円たる筆記用ボール１０が接するので、両者の接点は点となり、当該点が円環状に広がるから、筆記用ボール１０と座面４５との接触は線接触となる。
また筆記用ボール１０が座面４５と接する位置は、筆記用ボール１０の径の７０％以上８８％未満の径に相当する位置である。
図３の断面図を参照して説明すると、筆記用ボール１０が座面４５と接する点同士を結ぶ直線（線分Ｂ−Ｃ）は、筆記用ボール１０の直径ｄの７０％〜８８％の範囲に入る。より望ましくは、７０％から７３％の範囲に入る。
すなわち本実施形態では、筆記用ボールをボール収納室４０の中心に配置し、筆記用ボール１０を座面４５に当接したとき、筆記用ボール１０が座面４５と接触する、経線に相当する位置は、当該経線の径が筆記用ボールの直径の７０％以上８８％未満に相当する位置である。
【００４５】
接続部材６は、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂を素材とする射出成形によって作られたものであり、外形形状は公知のものと大差無い。すなわち、接続部材６は先端部２０が円錐形をしている。また後端側は二段の円筒形状になっており、大径部２１と小径部２２が順次設けられている。接続部材６の中心には、軸方向に貫通する連通孔２３が設けられている。この連通孔２３の中間部分には弁座２５が設けられている。連通孔２３の先端側には位置決め用の段差３１が設けられている。
【００４６】
弁体８は、ステンレススチールや超硬合金或いはセラミックス等の錆びにくく、且つ、ある程度の重量を有する素材で作られた球である。
【００４７】
インキ収納管（インキ収納部）７は、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等を素材として押出成形によって作られたものであり、水性インキ３０が充填されている。水性インキ３０の着色剤は、染料であっても顔料であってもよいが、着色剤に顔料を使用している場合の方が、染料を使用した場合に比べて筆記用ボール１０とボール収納室４０間の隙間が大きい傾向にあるから、本発明は着色剤として顔料を使用する場合により好適であると言える。
また水性インキ３０としてガラスフレーク顔料を含有する光輝性の水性インキ３０を採用することもできる。
本実施形態で用いた水性インキ３０の粘度は１０００〜１００００ｍＰａ・ｓである（株式会社トキメック製ＥＬＤ型粘度計３°Ｒ１４コーン、回転数：０．５ｒｐｍ、２０℃）。水性インキ３０の後端部分は、ポリブテン等のゲル状封止剤（図示せず）により封止されている。
【００４８】
インキ芯３は、図１に示すように、ボールペンチップ５とインキ収納管７が接続部材６を介して繋がれたものであり、ボールペンチップ５は、接続部材６の連通孔２３の先端側に内挿され、インキ収納管７は接続部材６の後端部の小径部２２に外装されている。そして、接続部材６内であって、ボールペンチップ５の弁受け１５と、弁座２５の間に、弁体８が軸方向に移動可能に挿入されている。本実施形態のボールペン１は、上記したインキ芯３の接続部材６の大径部２１に本体軸２が外装されたものである。
【００４９】
本実施形態のボールペン１を用いて文字等を筆記するとき、水性インキ３０は、インキ収納管７からボールペンチップ５のボール収納室４０に入り、筆記用ボール１０を介して紙等に塗布される。ここで本実施形態のボールペン１では、ボール収納室４０の座面４５の開口角度が９０°（度）程度であり小さいので、筆記用ボール１０が座面４５から離れない。
【００５０】
この原理を図３を参照しつつ説明する。図３は、本実施形態の水性ボールペンを６５°の傾斜角度で紙面に押しつけた状態を示している。
この様に水性ボールペンを紙面に押しつけると、筆記用ボール１０は紙面から力Ｐを受ける。この力Ｐの方向は、紙面との接触点Ａからボール１０と座面４５の接触点Ｂに向かう方向である。
【００５１】
そして座面４５の接触点Ｂでは、座面４５に対して垂直方向の分力Ｎ１と、座面に対して平行な分力Ｎ２に分けられる。ここで図３に示す実施形態では、座面４５に対して平行な分力Ｎ２は、インキ導通孔１２の方向に向かう。すなわち筆記用ボール１０には、中心方向に向かう力が働く。したがって筆圧によって筆記用ボール１０は、中心方向に向かう様に押圧されるので、本実施形態では、筆記の際に筆記用ボール１０がずれない。
【００５２】
水性ボールペン１は、ボールペンチップ５から突出した筆記用ボール１０によって筆記するものであるから、筆記の際の傾斜角度には下限があり、４５°（度）程度が通常に筆記可能な限界である。これに対して本実施形態では、座面４５の開き角度θが９０°（度）であるから、４５°（度）以上の筆記角度である場合は、座面４５に対して平行な分力Ｎ２は、インキ導通孔１２の方向に向かうこととなる。
そのため筆記の際に筆記用ボール１０の位置が安定し、筆記用ボール１０の露出部におけるボールペンチップ５の開口と、筆記用ボール１０との隙間が均一化される。すなわち本実施形態の水性ボールペン１では、筆記用ボール１０の露出部における開口隙間４７は、全周に渡って均一である。
【００５３】
その結果、従来技術で発生した様な戻り側のインキが削り取られるという現象が起きず、戻り側におけるインキの堆積が解消される。
また水性ボールペンを９０°（度）を越える傾斜角度で筆記しても、筆記用ボール１０の露出部におけるボールペンチップ５の開口と、筆記用ボール１０との隙間が一定であるから、インキがかすれることもない。
【００５４】
座面４５の開き角度は、小さければ小さいほどインキ導通孔１２の方向に向かう分力Ｎ２が増大し、筆記用ボール１０は安定するが、座面４５の開き角度が小さすぎると、楔効果によって筆記用ボール１０を挟む力が増大し、ボール１０の円滑な回転が損なわれる。そのため前記した様に、座面の開き角度を、６０°（度）未満とすることは望ましくない。
【００５５】
図３に示す断面形状を有する水性ボールペンを試作し、連続筆記試験を行ったところ、図５（ａ）の様にぼたつきのないものであった。これに対して従来技術の水性ボールペン（図８）では、図５（ｂ）の様にぼたつきが生じる。
【００５６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明では、ボール収納室の座面の開き角度を９５°（度）以下としたため、筆記用ボールが紙面等から押圧力を受けた時、ボールに生じる横方向分力が小さくなり、ボールのずれが抑制される。
そのため本発明のボールペンは、筆記時にチップ本体の開口と筆記用ボールとの隙間が均一化し、インキのぼたつきやかすれが生じないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る水性ボールペンの断面図である。
【図２】図１の水性ボールペンのボールペンチップの部分断面斜視図である。
【図３】図１の水性ボールペンを使用して筆記を行う際のボールペンチップの部分拡大断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る水性ボールペンのボールペンチップの部分拡大断面図である。
【図５】図１に示す水性ボールペンと従来技術の水性ボールペンの筆記試験結果を示す筆記図である。
【図６】（ａ）は、従来技術のボールペンチップの先端部分の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図。
【図７】筆記時の水性ボールペンの姿勢例を示す説明図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、いずれも従来技術の水性ボールペンを使用して筆記を行う際のボールペンチップの部分拡大断面図であり、（ａ）は水性ボールペンを傾斜して引き書きした場合を示し、（ｂ）は水性ボールペンを傾斜して押し書きした場合を示す。
【図９】試作した水性ボールペンを使用して筆記を行う際のボールペンチップの部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１ボールペン
５ボールペンチップ
７インキ収納管（インキ収納部）
１０筆記用ボール
４５座面
θ 座面の開き角度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a water-based ballpoint pen and a ballpoint pen tip.
[0002]
[Prior art]
  A water-based ballpoint pen is known as a writing instrument for daily use. Here, the water-based ballpoint pen is a ballpoint pen incorporating water-soluble ink using water, alcohol, ether or the like as a solvent.
  The ball-point pen tip used in the water-based ballpoint pen is a writing ball that is rotatably held in the tip body. The ink in the ink storage section is guided to the writing ball, and the ink is changed according to the rotation of the writing ball. Fulfills the function of adhering to paper.
[0003]
  6A is a cross-sectional view of a tip portion of a conventional ballpoint pen tip, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  That is, the ball-point pen tip of the water-based ballpoint pen is composed of the tip body 100 and the writing ball 102. As for the external shape of the chip body 100, the tip 101 has a conical shape, the ball 102 is inserted into the ball storage chamber 103, and the ball 102 is sandwiched between the tips 101 of the chip body 100.
[0004]
  The internal structure of the chip body 100 has a concave ball storage chamber 103 at the front end and an ink conduction opening at the rear end. The central pore 110 passes through the ball storage chamber 103 and the ink conduction opening. The seat surface 105 of the ball storage chamber 103 has a substantially conical shape like a mortar, and a radial groove 107 called an arrow groove is provided on the surface thereof.
  Here, in the conventional water-based ballpoint pen, the opening angle of the seating surface 105 of the ball storage chamber 103 is 120 ° as shown in FIG.(Every time)It was about.
  Further, the seat surface 105 of the ball storage chamber 103 is subjected to a process called “sitting”, and a crater-like depression 108 is formed. Note that “sitting” is a processing step in which the writing ball 102 is inserted into the ball storage chamber 103 of the chip body 100, the opening of the chip body 100 is crimped, and then the ball 102 is struck toward the seating surface 105. The writing ball 102 is sunk by deforming the surface of the seating surface 105, and a gap is formed between the writing ball 102 and the opening of the chip body 100.
  In the water-based ballpoint pen of the prior art, in order to perform the above-described buckling, there is a concave change portion due to the buckling on the inclined line in the cross section of the seating surface 105 of the chip body 100.
[0005]
  Further, in the ballpoint pen tip used in the water-based ballpoint pen, the gap formed between the writing ball 102 and the opening of the tip body 100 is large in order to ensure the amount of ink flowing out. Specifically, in the ballpoint pen tip used in the water-based ballpoint pen, when the writing ball 102 is arranged at the center of the ball storage chamber 103 and the writing ball 102 is in contact with the seating surface 105 as a reference, The opening diameter W of the chip body 100 formed at the exposed end of the ball 105 is about 0.015 mm to 0.07 mm larger than the chord length w (cross-sectional diameter) of the writing ball in the portion (see FIG. 6).
  Similarly, in the ballpoint pen tip used in the water-based ballpoint pen, the dimensional difference between the inner diameter of the ball storage chamber 103 and the diameter of the writing ball 102 is as large as about 0.015 mm to 0.07 mm.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  The water-based ballpoint pen is vivid in color and has excellent performance as a writing instrument. However, the prior art water-based ballpoint pens are unsatisfactory that ink stickiness occurs during writing. That is, when a continuous line is drawn using a conventional water-based ballpoint pen, a portion where the amount of ink adhering to paper or the like is unusually large is formed. This tendency is particularly strong when the diameter of the writing ball is large.
[0007]
  In addition, as shown in FIG. 7, the water-based ballpoint pen of the prior art is difficult to use for a person having a writing pad with the pen tip inclined toward the front side and the tail plug inclined toward the tip side, and the ink is faded. there were.
  That is, since the water-based ballpoint pen draws a line by a ball protruding from the tip, if the writing angle is small, the chip body comes into contact with a writing object such as paper. Therefore, a person who uses a water-based ballpoint pen performs unconsciously writing while holding the water-based ballpoint pen at a high writing angle. Further, it is not uncommon for a person to write while holding a water-based ballpoint pen in such a posture that the pen tip is directed toward the front side as shown in FIG. When a conventional water-based ballpoint pen is held in a posture as shown in FIG. 7 and written, the ink tends to fade.
  That is, the water-based ballpoint pen of the prior art has a problem of ink stickiness when written in a normal writing posture, and conversely, ink is faded when writing in a writing posture as shown in FIG.
  Therefore, the present invention pays attention to the above-mentioned drawbacks of the water-based ballpoint pen of the prior art, so that no stickiness occurs during writing, and even if writing is performed with the pen tip facing forward as shown in FIG. The development of water-based ballpoint pens is a challenge.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, the present inventors have examined the cause of ink blur and the cause of blurring. As a result, it has been found that the mechanism for causing these defects is as follows.
  Hereinafter, the reason why the water-based ballpoint pen of the prior art causes trouble will be described with reference to FIG.
  8 (a) and 8 (b) are partially enlarged cross-sectional views of a ballpoint pen tip when writing is performed using a conventional water-based ballpoint pen, and FIG. (B) shows a case where the water-based ballpoint pen is tilted and written.
[0009]
  As shown in FIG. 8A, when the water-based ballpoint pen of the prior art is used and the water-based ballpoint pen is tilted and drawn, the writing ball 102 is pushed against the paper surface 123 and displaced. More specifically, when the water-based ballpoint pen is inclined and drawn, the writing ball 102 approaches the side opposite to the inclined side (upper side) as shown in FIG. Therefore, the gap between the opening of the chip body 100 and the writing ball 102, which is the outlet from which ink flows out, becomes distorted. Specifically, the gap 122 on the ball feeding side increases and the gap 130 on the return side decreases.
[0010]
  When drawing is performed in this state, the ink flows from the ink storage unit (not shown) into the chip body 100, enters the ball storage chamber 103 through the central pore 110, and the ink further responds to the rotation of the writing ball 102. Then, the ink flows through the gap 121 between the inner wall 120 of the ink storage unit (inner wall on the inclined side of the water-based ballpoint pen) and the writing ball 102. Then, the ink is caught in the rotation of the writing ball 102 and is a gap formed between the opening of the chip body 100 and the writing ball 102 and from the inclined side portion of the water-based ballpoint pen (the gap 122 on the ball feeding side). The ink leaks to the outside, and ink is applied to the article 123 such as paper.
[0011]
  Here, not all of the ink leaked out of the writing ball 102 and externally leaked is applied to the paper or the like, and some of the ink returns to the ball storage chamber 103 in a state of adhering to the writing ball. However, in the water-based ballpoint pen of the prior art, as described above, the writing ball 102 is pushed and displaced by the paper surface 123, and the writing ball 102 is on the side opposite to the inclined side (upper side). The gap 130 between the writing ball 102 and the opening of the chip body 100 is narrow.
  Therefore, as shown in FIG. 8A, the ink is scraped off from the ball 102 by the opening of the chip body 100 at the portion opposite to the inclined side (the return side of the writing ball). Deposit on the edge. When the amount of ink deposited increases, the deposited ink falls on the paper surface 123, and ink stickiness occurs.
[0012]
  The same applies to the case where a water-based ballpoint pen is used for writing, and as shown in FIG. 8B, the gap 130 'on the ink return side (inclined side) becomes narrow, resulting in ink accumulation and ink blur.
[0013]
  Further, the cause of blurring when writing in a posture with the pen tip toward the front as shown in FIG. 7 is also the same. That is, when writing is performed with the pen tip toward the front, the drawing state and the writing state are changed during writing. For this reason, a situation occurs in which the writing ball 102 is drawn out from a position where the gap between the opening of the chip body 100 and the writing ball 102 is narrowed, and the ink outlet is squeezed and the ink is faded.
[0014]
  Therefore, the present inventors repeated trial and error to prevent the writing ball from moving. FIG. 9 shows a configuration that was prototyped in the process, and is a failure example. That is, FIGS. 9A and 9B are partial enlarged cross-sectional views of a ball-point pen tip when writing is performed using a prototype water-based ball-point pen.
[0015]
  That is, the present inventors have a configuration in which the opening 131 on the rear end side of the ball storage chamber 103 is enlarged as shown in FIG. 9A to hold the ball at the opening end 132, or the seat as shown in FIG. Although a structure that stabilizes the ball by increasing the contact area between the writing ball 102 and the chip main body 100 by increasing the hitting has been prototyped, both have the disadvantage that the rotation of the writing ball 102 is bad, and preferable results are as follows. It was not obtained. When the reason for this is examined, when the opening 131 on the rear end side of the ball storage chamber 103 is enlarged and the ball 102 is held by the opening end portion 132 as in the former case, the writing ball 102 is formed on the opening end portion 132. It was because it was caught in the edge part. Further, in the latter configuration in which the buckling is increased, the contact area between the writing ball 102 and the seating surface 105 of the ball storage chamber 103 is increased, and the sliding resistance of both is increased.
[0016]
  Therefore, based on this failure, the inventors changed the inclination angle of the seating surface of the ball storage chamber as a next measure. As long as the inclination angle is within a specific range, the writing ball is stable, and It turned out that the rotation of the ball is also smooth.
[0017]
  The invention completed based on the above-described knowledge has an ink storage portion in which water-based ink is stored, and a ballpoint pen tip that is connected to the ink storage portion and is rotatably held in a state where a part of the writing ball is exposed. The ballpoint pen tip includes an ink conduction hole communicating with the ink accommodation portion, and a ball storage chamber communicating with the ink conduction hole and containing a writing ball, and the ball storage chamber has a conical seating surface for holding the ball. A water-based ballpoint pen with an opening angle of 95 °(Every time)The water-based ballpoint pen is characterized by the following.
[0018]
  In the water-based ballpoint pen of the present invention, the opening angle of the bearing surface for holding the ball in the ball storage chamber is 95 °.(Every time)It is as follows. That is, in the prior art, the opening angle of the seating surface for holding the ball in the ball storage chamber is 120 °.(Every time)This was extremely small. As a result, when the writing ball receives a pressing force from the paper surface or the like, the force acting in the direction in which the ball is to be moved out of the lateral component force generated on the ball is reduced, and the deviation of the ball is suppressed.
[0019]
  Also especiallyThe invention described in claim 1An ink storage unit containing water-based ink, and a ballpoint pen tip that is connected to the ink storage unit and is rotatably held in a state where a writing ball is partially exposed. The ballpoint pen tip communicates with the ink storage unit. A water-contained ballpoint pen having a cone-shaped seating surface for holding the ball, wherein the ball-storing chamber is provided with a conduction hole and a ball storage chamber for communicating with the ink conduction hole. Angle is 60 °(Every time)95 °(Every time)It is an aqueous ball-point pen characterized by being less than.
[0020]
  Also for the water-based ballpoint pen of the present invention, the opening angle of the bearing surface for holding the ball in the ball storage chamber is 95 °.(Every time)Therefore, when the writing ball receives a pressing force from the paper surface or the like, the lateral component force generated on the ball is small, and the deviation of the ball is suppressed.
  In the water-based ballpoint pen of the present invention, the lower limit of the opening angle of the seating surface is also defined. In other words, if the opening angle of the seating surface is small, the component force to move the ball is small, but if the angle is too small, the binding force between the ball and the seating surface increases due to the wedge effect, and the rotation of the ball is reduced. Be inhibited. In the present invention, the opening angle of the seating surface is 60 °.(Every time)As described above, the rotation of the ball is smooth.
[0021]
  AlsoIn the invention according to claim 1,The inclination in the cross section of the bearing surface is linear.
[0022]
  In the water-based ballpoint pen of the present invention, the inclination in the cross section of the seating surface is linear. In short, the ball-point pen tip employed in the present invention is not subjected to buckling and does not have a crater-like recess on the seating surface. Therefore, the writing ball rotates smoothly.
  That is, since the opening angle of the seating surface is smaller than that of the conventional water-based ballpoint pen as described above, the coupling force between the ball and the seating surface due to the wedge effect is large and the rotation of the ball is inhibited. Will be a factor. Therefore, the present invention ensures the smoothness of the ball rotation by minimizing the contact area between the ball and the seating surface by making the inclination in the cross section of the seating surface linear.
[0023]
  And claims1In the invention described in the above, when the writing ball is arranged at the center of the ball storage chamber and the writing ball is brought into contact with the seating surface, the position corresponding to the meridian where the writing ball comes into contact with the seating surface is the meridian Where the diameter corresponds to 70% or more and less than 88% of the writing ball diameterIt has become.
[0024]
  The water-based ballpoint pen of the present invention defines the contact position between the writing ball and the seating surface. That is, since the ball storage chamber has a conical seat surface and holds the writing ball on the seat surface, the contact line between the seat surface and the writing ball is annular. Therefore, the closer the ring corresponding to the contact line corresponds to the equator of the ball (circumference when cut by a cross-section passing through the center), the more stable the ball and the less the movement and displacement. On the other hand, the rotation of the ball is inhibited as the ring as the contact line approaches the length corresponding to the equator of the ball.
  According to the experiments by the present inventors, when attention is paid to the position corresponding to the meridian where the writing ball contacts the seating surface, the diameter of the meridian corresponds to 70% or more and less than 88% of the diameter of the writing ball. It was found that the ball was stable and its rotation was smooth. That is, when the diameter of the meridian at the position is less than 70% of the diameter of the ball, the ball is not stable and often moves while writing. Further, when the diameter of the meridian at the position exceeds 88% of the diameter of the ball, the rotation of the ball is not smooth.
[0025]
  And claims1In the invention described in the above, an opening diameter W of the ball storage chamber formed on the exposed end side of the writing ball in a state where the writing ball is arranged at the center of the ball storage chamber and the writing ball is in contact with the seating surface. Is 0.015 mm or more larger than the chord length w (cross-sectional diameter) of the writing ball in the portion.AlsoFeatures.
[0026]
  In the water-based ballpoint pen of the present invention, since the gap between the writing ball and the ball storage chamber at the exposed end of the writing ball is large, the water-based ink flows out smoothly.
[0027]
  And claims2In the invention described in item 2, the ball diameter of the writing ball is 0.5 mm or more.2The water-based ballpoint pen described in 1.
[0028]
  And claims3The invention according to claim 2, wherein the ball diameter of the writing ball is 0.8 mm or more.1 or 2The water-based ballpoint pen described.
[0029]
  The problem of movement of the writing ball as described above becomes more conspicuous as the diameter of the ball increases. In particular, the above-described problems tend to occur frequently when the ball diameter of the writing ball is 0.8 mm or more. The present invention claims1Is applied to an aqueous ballpoint pen having a writing ball having a diameter of 0.8 mm or more.
[0030]
[0031]
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the water-based ballpoint pen of the embodiment of the present invention will be described.
  FIG. 1 is a cross-sectional view of a water-based ballpoint pen according to an embodiment of the present invention. 2 is a partial cross-sectional perspective view of the ball-point pen tip of the water-based ballpoint pen of FIG. FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of a ballpoint pen tip when writing is performed using the water-based ballpoint pen of FIG. FIG. 4 is a partially enlarged sectional view of a ball-point pen tip of a water-based ballpoint pen according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a writing diagram showing the writing test results of the water-based ballpoint pen shown in FIG. 1 and the conventional water-based ballpoint pen.
[0033]
  A ballpoint pen 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes a cylindrical main body shaft 2 and an ink core 3. The ink core 3 has a ballpoint pen tip 5 on which a writing ball 10 is rotatably held, and the tip 5 is attached to the tip of an ink storage tube (ink storage portion) 7 via a connecting member 6. It is a thing. A spherical valve body 8 is provided inside the joint member 6.
[0034]
  The ballpoint pen tip 5 is composed of a tip body 11 and a writing ball 10, and a writing ball 10 is provided at the tip of the tip body 11. The chip body 11 is made by cutting a metal material such as free-cutting steel. As the material of the chip body 11, for example, free cutting stainless steel or brass can be used.
  The outer shape of the chip body 11 is such that the tip portion 17 has a conical shape and the rear side 18 has a cylindrical shape. Further, a step 19 is provided at the rear end portion, and the rear end side is made slightly smaller in diameter than the step 19.
  The schematic shape of the interior of the ballpoint pen tip has a ball storage chamber 40 in which the writing ball 10 is stored at the front end portion, and an ink conduction hole 12 that communicates from the ball storage chamber 40 to the rear end side.
[0035]
  A valve receiver is formed in the vicinity of the rear end opening of the ink conduction hole 12.
  The ball 10 for writing is rotatably accommodated in the ball storage chamber 40 of the chip body 11, and details of the ball storage chamber 40 are as shown in FIGS. That is, the ball storage chamber 40 has a concave shape with an open end, and has a cylindrical wall 41. Also, the open end is somewhat cautious and narrowed.
[0036]
  A seating surface 45 is provided at a portion facing the open side of the ball storage chamber 40. The seating surface 45 is a conical surface having an opening angle θ (FIG. 3) of 60 ° to 95 ° (degrees), converges in the central hole 46, and communicates with the ink conduction hole 12.
  The opening angle of the seating surface 45 is important and needs to be 60 ° to 95 ° as described above. More preferably, the angle is 85 to 95 °, and a further preferable range is 88 to 92 °.(Every time)It is. FIG. 3 shows that the opening angle θ of the seating surface 45 is 90 ° as the most desirable configuration.(Every time)FIG. 4 shows 60 ° which is the lower limit of the opening angle θ.(Every time)This is an example.
[0037]
  The hole 46 at the center of the ball storage chamber 40 is about ½ of the ball diameter of the writing ball 10, specifically about 0.3 mm to 0.6 mm.
  A groove 49 extending radially in a cross shape is provided on the seating surface of the seating surface 45. The groove 49 described above is called an arrow groove.
[0038]
  In the ball-point pen tip used in the present embodiment, the seating surface 45 has no trace of striking, and the inclination in the cross section of the seating surface 45 is linear.
[0039]
  The writing ball 10 is a sphere having a diameter of about 0.5 to 2.0 mm. However, since the ballpoint pen of the present embodiment uses water-based ink containing a pigment as described later, the diameter of the ball 10 is 0. .8 to 2.0 mm is desirable.
  The material of the writing ball 10 is not particularly limited, and stainless steel, alumina sintered body, zirconia, SiC, WC, and other known materials can be used.
[0040]
  The writing ball 10 is rotatably held in the ball storage chamber 40 of the ballpoint pen chip, and a part thereof is exposed from the opening of the ball storage chamber 40.
[0041]
  Regarding the relationship between the diameter d of the writing ball 10 and the inner diameter D of the cylindrical wall 41 of the ball storage chamber 40, the inner diameter D of the cylindrical wall 41 is 0.01 mm to 0.1 mm larger than the diameter d of the ball 10. That is, when the writing ball 10 is pressed against the seat surface 45, a gap of 0.005 to 0.05 mm is formed between the writing ball 10 and the ball storage chamber 40.
[0042]
  Further, as described above, the opening portion of the ball storage chamber 40 is caulked, and the portion of the writing ball 10 on the exposed side from the equator and within the ball storage chamber 40 is 0.005 mm to any portion. A gap of about 0.05 mm is secured.
  When the writing ball 10 is disposed in the center of the ball storage chamber 40 and the writing ball 10 is brought into contact with the seating surface 45, an annular gap 47 is formed at the exposed end of the writing ball 10. The gap width of the gap is 0.005 mm to 0.05 mm. That is, the gap 47 formed between the writing ball 10 and the opening of the chip body 11 is about 0.005 mm to 0.05 mm.
  In other words, as shown in FIG. 3, when it is assumed that the writing ball 10 is in contact with the seating surface 45, the opening diameter W of the chip body 11 (the ball storage chamber formed on the exposed end side of the ball storage chamber 40). Is larger by 0.01 mm to 0.1 mm than the chord length w (diameter of the cross section) of the writing ball 10 in the portion.
[0043]
  Thus, the width of the opening gap 47 is the same width as the gap between the writing ball 10 and the ball storage chamber 40, and the one-side width is about 0.005 mm to 0.05 mm, more preferably 0. 0.007 mm to 0.025 mm.
  In addition, when the said clearance gap 47 is comparatively large like 0.007 mm or more, the effect of this invention is remarkable.
  That is, when the writing ball 10 is arranged at the center of the ball storage chamber 45 and the writing ball 10 is in contact with the seating surface 45, the opening diameter W of the ball storage chamber formed on the exposed end side of the writing ball 10 is set. However, when the length w (diameter of the cross section) of the writing ball 10 in the portion is greater than 0.015 mm, the effect of the present invention is remarkable.1).
[0044]
  The relationship between the writing ball 10 and the seating surface 45 is a line contact state. That is, in the present embodiment, the buckling process is not performed, and there is no crater-like concave change due to the buckling. Therefore, when the cross section of the seating surface 45 is viewed, the inclination is a straight line. In the present embodiment, the slope of the cross section of the seating surface 45 is linear, and the writing ball 10 having a circular cross section is in contact with this. The contact between the ball 10 and the seating surface 45 is a line contact.
  The position where the writing ball 10 contacts the seating surface 45 is a position corresponding to a diameter of 70% or more and less than 88% of the diameter of the writing ball 10.
  If it demonstrates with reference to sectional drawing of FIG. 3, the straight line (line segment BC) which connects the balls 10 for writing balls to the seating surface 45 will be 70%-88% of the diameter d of the ball 10 for writing. Enter the range. More desirably, it falls within the range of 70% to 73%.
  That is, in the present embodiment, when the writing ball is disposed in the center of the ball storage chamber 40 and the writing ball 10 is brought into contact with the seating surface 45, the writing ball 10 is in contact with the seating surface 45 and corresponds to a meridian. The position is a position where the diameter of the meridian corresponds to 70% or more and less than 88% of the diameter of the writing ball.
[0045]
  The connecting member 6 is made by injection molding using a thermoplastic resin such as polypropylene resin as a raw material, and the outer shape is not much different from a known one. That is, the front end 20 of the connecting member 6 has a conical shape. The rear end side has a two-stage cylindrical shape, and a large diameter portion 21 and a small diameter portion 22 are sequentially provided. A communication hole 23 penetrating in the axial direction is provided at the center of the connecting member 6. A valve seat 25 is provided at an intermediate portion of the communication hole 23. A positioning step 31 is provided on the tip end side of the communication hole 23.
[0046]
  The valve body 8 is a sphere made of a material that is not easily rusted and has a certain weight, such as stainless steel, cemented carbide, or ceramics.
[0047]
  The ink storage tube (ink storage portion) 7 is made by extrusion molding using polyethylene resin, polypropylene resin or the like as a material, and is filled with water-based ink 30. The colorant of the water-based ink 30 may be a dye or a pigment. However, when the pigment is used as the colorant, the writing ball 10 and the ball are stored as compared with the case where the dye is used. Since the gap between the chambers 40 tends to be large, it can be said that the present invention is more suitable when a pigment is used as the colorant.
  Moreover, the glittering water-based ink 30 containing a glass flake pigment can also be employ | adopted as the water-based ink 30. FIG.
  The viscosity of the water-based ink 30 used in this embodiment is 1000 to 10000 mPa · s (ELD viscometer manufactured by Tokimec Co., Ltd., 3 ° R14 cone, rotation speed: 0.5 rpm, 20 ° C.). The rear end portion of the water-based ink 30 is sealed with a gel sealant (not shown) such as polybutene.
[0048]
  As shown in FIG. 1, the ink core 3 is formed by connecting a ballpoint pen tip 5 and an ink storage tube 7 via a connection member 6. The ink storage tube 7 is inserted into the small diameter portion 22 at the rear end portion of the connection member 6. And the valve body 8 is inserted in the connection member 6 between the valve receiver 15 of the ball-point pen tip 5 and the valve seat 25 so as to be movable in the axial direction. The ballpoint pen 1 of the present embodiment is one in which the main body shaft 2 is externally mounted on the large diameter portion 21 of the connecting member 6 of the ink core 3 described above.
[0049]
  When writing characters or the like using the ballpoint pen 1 of the present embodiment, the water-based ink 30 enters the ball storage chamber 40 of the ballpoint pen tip 5 from the ink storage tube 7 and is applied to paper or the like via the writing ball 10. . Here, in the ballpoint pen 1 of the present embodiment, the opening angle of the seating surface 45 of the ball storage chamber 40 is 90 °.(Every time)The writing ball 10 is not separated from the seating surface 45 because it is small and small.
[0050]
  This principle will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a state in which the water-based ballpoint pen of the present embodiment is pressed against the paper surface at an inclination angle of 65 °.
  When the water-based ballpoint pen is pressed against the paper surface in this way, the writing ball 10 receives a force P from the paper surface. The direction of the force P is a direction from the contact point A with the paper surface toward the contact point B between the ball 10 and the seat surface 45.
[0051]
  The contact point B of the seating surface 45 is divided into a component force N1 perpendicular to the seating surface 45 and a component force N2 parallel to the seating surface. Here, in the embodiment shown in FIG. 3, the component force N <b> 2 parallel to the seat surface 45 is directed toward the ink conduction hole 12. That is, a force directed toward the center acts on the writing ball 10. Therefore, since the writing ball 10 is pressed toward the center by the writing pressure, the writing ball 10 does not shift during writing in the present embodiment.
[0052]
  Since the water-based ballpoint pen 1 is written by the writing ball 10 protruding from the ballpoint pen tip 5, there is a lower limit to the inclination angle when writing, and 45 °(Every time)The degree is the limit that can usually be written. On the other hand, in this embodiment, the opening angle θ of the seating surface 45 is 90 °.(Every time)So 45 °(Every time)In the case of the above writing angle, the component force N2 parallel to the seating surface 45 is directed toward the ink conduction hole 12.
  Therefore, the position of the writing ball 10 is stabilized during writing, and the gap between the opening of the ball-point pen tip 5 in the exposed portion of the writing ball 10 and the writing ball 10 is made uniform. That is, in the water-based ballpoint pen 1 of the present embodiment, the opening gap 47 in the exposed portion of the writing ball 10 is uniform over the entire circumference.
[0053]
  As a result, the phenomenon that the ink on the return side is scraped off as occurred in the prior art does not occur, and the accumulation of ink on the return side is eliminated.
  Also, water ballpoint pen(Every time)Even when writing at an inclination angle exceeding 1, the gap between the opening of the ball-point pen tip 5 in the exposed portion of the writing ball 10 and the writing ball 10 is constant, so that the ink is not faded.
[0054]
  As the opening angle of the seating surface 45 is smaller, the component force N2 toward the ink conduction hole 12 increases and the writing ball 10 is stabilized. However, if the opening angle of the seating surface 45 is too small, the wedge effect is caused. The force for sandwiching the writing ball 10 increases, and the smooth rotation of the ball 10 is impaired. Therefore, as described above, the opening angle of the seating surface is 60 °.(Every time)It is not desirable to make it less than.
[0055]
  When a water-based ballpoint pen having a cross-sectional shape shown in FIG. 3 was prototyped and subjected to a continuous writing test, it was free of sticking as shown in FIG. On the other hand, in the water-based ballpoint pen of the prior art (FIG. 8), the sticking occurs as shown in FIG. 5 (b).
[0056]
【The invention's effect】
  As described above, in the present invention, the opening angle of the seat surface of the ball storage chamber is set to 95 °.(Every time)Therefore, when the writing ball receives a pressing force from the paper surface or the like, the lateral component force generated on the ball is reduced, and the deviation of the ball is suppressed.
  For this reason, the ballpoint pen of the present invention has an effect that the gap between the opening of the chip body and the writing ball is made uniform at the time of writing, and no ink sticking or fading occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a water-based ballpoint pen according to an embodiment of the present invention.
2 is a partial cross-sectional perspective view of a ballpoint pen tip of the water-based ballpoint pen of FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of a ballpoint pen tip when writing is performed using the water-based ballpoint pen of FIG. 1;
FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional view of a ballpoint pen tip of a water-based ballpoint pen according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a writing diagram showing a writing test result of the water-based ballpoint pen shown in FIG. 1 and a conventional water-based ballpoint pen.
6A is a cross-sectional view of a tip portion of a conventional ballpoint pen tip, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 6A, and FIG. 6C is a partially enlarged view of FIG. Figure.
FIG. 7 is an explanatory view showing an example of the posture of the water-based ballpoint pen during writing.
FIGS. 8A and 8B are partially enlarged sectional views of a ball-point pen tip when writing is performed using a conventional water-based ballpoint pen, and FIG. 8A is a drawing in which the water-based ballpoint pen is inclined. (B) shows the case where the water-based ballpoint pen is tilted and written.
FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view of a ball-point pen tip when writing is performed using a prototype water-based ball-point pen.
[Explanation of symbols]
    1 Ballpoint pen
    5 Ballpoint pen tip
    7 Ink storage tube (ink storage unit)
  10 Writing balls
  45 Seat
    θ Opening angle of the bearing surface

Claims

水性インキが収納されたインキ収納部と、当該インキ収納部に接続され筆記用ボールが一部露出した状態で回転可能に保持されたボールペンチップを有し、ボールペンチップは金属材料を切削加工して作られたものであってインキ収納部と連通するインキ導通孔と、当該インキ導通孔に連通し筆記用ボールが収納されるボール収納室を備え、ボール収納室はボールを保持する錐形の座面を有する水性ボールペンであって、座面の断面における傾斜が直線状であり、ボールと前記座面の断面との接点は点となり、当該点が円環状に広がってボールと座面との接触が線接触となっており、前記座面の開き角度が６０°以上、９５°未満であり、筆記用ボールをボール収納室の中心に配置し、筆記用ボールを座面に当接したとき、筆記用ボールが座面と接触する、経線に相当する位置は、当該経線の径が筆記用ボールの直径の７０％以上８８％未満に相当する位置であり、筆記用ボールをボール収納室の中心に配置し、筆記用ボールを座面に当接した状態において、筆記用ボールの露出端側に形成されるボール収納室の開口直径Ｗは、当該部分における筆記用ボールの弦の長さｗ（横断面の直径）に対して０．０１５ｍｍ以上大きいことを特徴とする水性ボールペン。An ink storage portion which aqueous ink is accommodated, the ink is connected to the housing part has a ball-point pen tip writing ball is rotatably held in a state of being partially exposed, ball-point pen tip by cutting a metallic material An ink conduction hole that is made and communicates with the ink accommodation portion, and a ball storage chamber that communicates with the ink conduction hole and accommodates a writing ball, and the ball storage chamber is a cone-shaped seat that holds the ball. A water-based ballpoint pen having a surface, the inclination of the cross section of the seating surface is linear, the contact point between the ball and the cross section of the seating surface becomes a point, and the point spreads in an annular shape to contact the ball and the seating surface There is a line contact, the seating surface of the opening angle of 60 ° or more and less than 95 ° der is, a writing ball located in the center of the ball housing chamber, when the writing ball in contact with the seat surface , Writing ball is seat The position corresponding to the meridian that is in contact with the meridian is a position where the diameter of the meridian corresponds to 70% or more and less than 88% of the diameter of the writing ball, and the writing ball is arranged in the center of the ball storage chamber. In the state where the ball is in contact with the seating surface, the opening diameter W of the ball storage chamber formed on the exposed end side of the writing ball is the chord length w (diameter of the cross section) of the writing ball in the portion. A water-based ballpoint pen characterized by being larger than 0.015 mm .

筆記用ボールのボール直径は０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の水性ボールペン。 The water-based ballpoint pen according to claim 1, wherein the ball diameter of the writing ball is 0.5 mm or more.

筆記用ボールのボール直径は０．８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の水性ボールペン。 The water-based ballpoint pen according to claim 1, wherein a ball diameter of the writing ball is 0.8 mm or more.